Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景。

（1）已知：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1

工業(yè)上常以甲醇為原料制取甲醛，請(qǐng)寫出CH3OH(g)與O2(g)反應(yīng)生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式:________________________________________________________________________

（2）在一容積為2L的密閉容器內(nèi)，充入0.2molCO與0.4molH2發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。 CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度，壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①A，B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)大小關(guān)系是PA________PB（填“>，<，=”）

②下列敘述能說明上述反應(yīng)能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________(填代號(hào))

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b.CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變

c.混合氣體的密度不再改變 d.氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量和壓強(qiáng)不再改變

③在P1壓強(qiáng)、T1°C時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________(填計(jì)算結(jié)果)

④T1°C、1L的密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得某時(shí)刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：CO：0.1mol， H2 ：0.2mol， CH3OH：0.2mol。此時(shí)v正 ________ v逆（填> 、 < 或 =）。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol < bd 100 >

【解析】

根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行判斷；根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素進(jìn)行判斷，根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)。

(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)2CH3OH(g)十O2 (g)===2HCHO(g)+ 2H2O(g)可由已知兩個(gè)反應(yīng)⑴CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,（2） 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1，⑴2+(2)得到,所以該反應(yīng)的焓變△H=+84 kJmol-12+(一484 kJmol-l)=-316 kJmol-1。CH3OH(g)與O2(g)反應(yīng)生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式: 2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。答案：2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。

（2） ①根據(jù)反應(yīng)前后化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，溫度相同時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，由圖可知，B點(diǎn)CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于A點(diǎn)，故A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)大小關(guān)系是pA<pB。答案：<。

②a.H2的消耗速率與CH3OH生成速率方向相同，所以H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍時(shí)，不能說明反應(yīng)能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變，說明正逆反應(yīng)速率相等，能說明反應(yīng)能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故b正確；反應(yīng)前后氣體的氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，則氣體的密度自始至終不變，密度不變不能說明反應(yīng)能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d.由 CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）知?dú)怏w的平均相對(duì)分子質(zhì)量M=m/n所以平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說明化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，兩邊計(jì)量數(shù)不等，所以壓強(qiáng)不再說明化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，故d正確；答案選bd。

③ 已知在壓強(qiáng)p1、溫度T1℃時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0.5，則建立如下三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol/L）0.1 0.2 0

轉(zhuǎn)化（mol/L）0.05 0.1 0.05

平衡（mol/L）0.05 0.1 0.05

故T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.05/0.050.12=100。答案：100.

④ 反應(yīng)的濃度熵Qc=0.1//0.050.12=200> K=100，故此時(shí)平衡正向移動(dòng)，則v正>v逆。答案：>。